JP2010211151A - 液晶添加剤及びその使用方法ならびに液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の液晶添加剤は、液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物が、金属酸化物ナノ粒子に結合した複合体を含み、液晶表示素子の液晶層に添加されることを特徴とする。本発明の方法は、液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物と、金属酸化物ナノ粒子に結合した複合体を液晶表示素子の液晶層に添加することで、液晶表示素子の駆動電圧を低減させることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
図1は、液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物と金属酸化物ナノ粒子との複合体及び複合体が添加された液晶表示素子の概念図である。
本発明における複合体とは、図1に示されるように、液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物と少なくとも1種の金属酸化物ナノ粒子から構成されている。金属酸化物ナノ粒子とホスト化合物とは配位結合等により相互作用している。本発明では、このホスト化合物との結合により、金属酸化物ナノ粒子が外部要因による変質から保護されることが好ましい。金属酸化物ナノ粒子の変質を抑制することにより、誘電率の低下が防止できるからである。本発明では、従来の金属ナノ粒子に比して安定性に優れる金属酸化物ナノ粒子を用いたので、誘電率の低下をより防止できると考えられる。
本発明の金属酸化物ナノ粒子の平均粒子径は、より小さな粒径の微粒子であれば、特に限定されないが、好ましくは50nm以下、より好ましくは20nm以下、さらにより好ましくは10nm以下である。下限はないが、好ましくは1nm以上である。なお、金属酸化物ナノ粒子の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡により測定することができる。
本発明においてホスト化合物とは、包接能のある化合物をいう。本発明では、ホスト化合物は、ゲスト液晶の液晶分子にあわせて適宜、選択すればよいが、好ましくはシクロデキストリン、アミロペクチン、クラウンエーテル、シクロファン、カリックスアレン、イソグアニン、シクロトリホスファゼン及びこれらの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはシクロデキストリンである。シクロデキストリンは、水や他の溶媒に対する溶解性に優れるので、ホスト液晶への分散性が良好となる点において好ましい。なお、シクロデキストリンとしては、例えば、α−、β−、γ−シクロデキストリン等の天然のシクロデキストリン;グルコシル及びマルトシル等の分岐シクロデキストリン等が挙げられる。また、シクロデキストリンは、モノマーであっても、ポリマーであってもよい。
本発明の液晶層を構成するゲスト液晶としては、既存の液晶に限られるものではなく、
室温で動作できる液晶であればよい。例えば、ネマティック液晶、スメクテック液晶、カイラルネマティック液晶、カイラルスメクテック液晶等である。好ましくは、4−シアノ−4’−ペンチルビフェニル(通常、5CBと呼ばれている)、RDP−94561(TFT用実用化液晶,DIC(株)製)、RDP20706(TFT用実用化液晶,DIC(株)製)、MO26CA021(TFT用実用化液晶,DIC社製)、RDP−98342(TN用実用化液晶,DIC(株)製)、MJ012159(TFT用実用化液晶,メルク(株)社製)等の液晶である。
複合体は、例えば、以下の方法により形成することができる。保護剤であるホスト化合物を水に分散してから金属酸化物と混合し、これにテトラエチレングルコールをさらに添加した後、窒素雰囲気中で超音波とマイクロ波とを同時照射する。その後、この溶液中の水とテトラエチレングルコールとを減圧留去し、真空乾燥を行い、複合体を得ることができる。
100ml二口フラスコに塩化ロジウム(和光純薬工業(株)製特級試薬)0.0869g(0.33mmol)及びβ−シクロデキストリンポリマー(PβCyD)(純正化学(株)製)0.9364g(0.825mmol)を入れ、これに水/エタノール(和光純薬工業(株)製)500mlを加え、反応器の空気部分を窒素置換し、還元雰囲気とした。
攪拌子を入れた300mlの一口ナス型フラスコに、β−シクロデキストリンポリマー(PβCyD)(純正化学(株)製)0.3746g(0.33mmol)を入れ、これに水15mlを加え、80℃のオイルバス中にて磁気攪拌機を用いて30分攪拌する。その後、チタニウムテトライソプロポキシド(和光純薬工業(株)製)0.0375g(0.132mmol)を加え、さらに80℃のオイルバス中にて30分間攪拌する。次いで、テトラエチレングリコール185mlを加え、紫外・可視分光光度計にて紫外・可視吸収スペクトルを測定し、チタンイオンのピークを確認した後、反応器に移し替える。そして、反応器の空気部分を窒素置換し、還元雰囲気とした。
攪拌子を入れた300mlの一口ナス型フラスコに、β−シクロデキストリンポリマー(PβCyD)(純正化学(株)製)0.4540g(0.4mmol)を入れ、これに水15mlを加え、磁気攪拌機を用いて1時間攪拌する。その後、四塩化珪素(和光純薬工業(株)製)0.6796g(4.0mmol)を加え、さらに30分間攪拌する。次いで、テトラエチレングリコール185mlを加え、紫外・可視分光光度計にて紫外・可視吸収スペクトルを測定し、珪素イオンのピーク消失を確認した後、反応器に移し替える。そして、反応器の空気部分を窒素置換し、還元雰囲気とした。
攪拌子を入れた300mlの一口ナス型フラスコに、β−シクロデキストリン(βCyD)(東京化成工業(株)製)0.4540g(0.4mmol)を入れ、これに水15mlを加え、磁気攪拌機を用いて1時間攪拌する。その後、四塩化珪素(和光純薬工業(株)製)0.6786g(4.0mmol)を加え、さらに30分間攪拌する。次いで、テトラエチレングリコール185mlを加え、紫外・可視分光光度計にて紫外・可視吸収スペクトルを測定し、珪素イオンのピーク消失を確認した後、反応器に移し替える。そして、反応器の空気部分を窒素置換し、還元雰囲気とした。
ゲスト液晶であるRDP−98342(TN用実用化液晶)(DIC(株)製)1gを液晶セルに充填し、液晶表示素子を作成した。さらに、これを用いて作成したねじれネマティック(TN)液晶表示装置に室温(25℃)にて電圧印加(最大10V)し、光透過量を瞬間マルチ測光システムLCD−5200(大塚電子(株))にて測定した。その結果を図2に示す。
合成例1記載のPβCyD−Rhナノ粒子複合体0.001gを、ゲスト液晶であるRDP−98342(TN用実用化液晶)(DIC(株)製)1gに溶解させて液晶セルに充填し、液晶表示素子を作成した。さらに、これを用いて作成したねじれネマティック(TN)液晶表示装置に室温(25℃)にて電圧印加(最大10V)し、光透過量を瞬間マルチ測光システムLCD−5200(大塚電子(株))にて測定した。その結果を図2に示す。
合成例2記載のPβCyD−TiO2ナノ粒子複合体0.001gを、ゲスト液晶であるRDP−98342(TN用実用化液晶)(DIC(株)製)1gに溶解させる。次いで、シリンジフィルター(Millex,Millipore社製,孔径0.45μm)を用いて濾過した後、液晶セルに充填し、液晶表示素子を作成した。さらに、これを用いて作成したねじれネマティック(TN)液晶表示装置に室温(25℃)にて電圧印加(最大10V)し、光透過量を瞬間マルチ測光システムLCD−5200(大塚電子(株))にて測定した。その結果を図4(A)に示す。
合成例3記載のPβCyD−SiO2ナノ粒子複合体0.001gを、ゲスト液晶であるRDP−98342(TN用実用化液晶)(DIC(株)製)1gに溶解させる。次いで、シリンジフィルター(Millex,Millipore社製,孔径0.45μm)を用いて濾過した後、液晶セルに充填し、液晶表示素子を作成した。さらに、これを用いて作成したねじれネマティック(TN)液晶表示装置に室温(25℃)にて電圧印加(最大10V)し、光透過量を瞬間マルチ測光システムLCD−5200(大塚電子(株))にて測定した。その結果を図4(B)に示す。
ゲスト液晶である4−シアノ−4’−ペンチルビフェニル(5CB)(東京化成工業(株)製特級試薬)0.001gを液晶セルに充填し、液晶表示素子を作成した。さらに、これを用いて作成したねじれネマティック(TN)液晶表示装置に室温(25℃)にて10Vの電圧を印加し、100Hzの周波数の電流を印加し、液晶表示装置に電圧を印加して立ち上がり始めてから暗表示になるまでの時間(tr)及び電圧を切断して液晶が元に戻り始めてから明表示に戻るまでの時間(tf)を測定し、trとtfとの合計時間(応答時間:光透過率10〜90%間を変化する時間)を算出した。光透過量は、瞬間マルチ測光システムLCD−5200(大塚電子(株))にて測定した。結果を表1に示す。
合成例4記載のβCyD−SiO2ナノ粒子複合体0.001gを、ゲスト液晶である4−シアノ−4’−ペンチルビフェニル(5CB)(東京化成工業(株)製特級試薬)1gに溶解させる。次いで、シリンジフィルター(Millex,Millipore社製,孔径0.45μm)を用いて濾過した後、液晶セルに充填し、液晶表示素子を作成した。そして、比較例3と同様の方法により、trとtfとを測定し、trとtfとの合計時間(応答時間)と、液晶のみ(比較例3)の応答時間を100とした場合の割合とを算出した。結果を表1に示す。
Claims (6)
- 液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物が、金属酸化物ナノ粒子に結合した複合体を含み、液晶表示素子の液晶層に添加される液晶添加剤。
- 前記液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物が、シクロデキストリン、アミロペクチン、クラウンエーテル、シクロファン、カリックスアレン、イソグアニン、シクロトリホスファゼン及びこれらの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の液晶添加剤。
- 前記液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物が、シクロデキストリンであることを特徴とする、請求項1に記載の液晶添加剤。
- 前記金属酸化物ナノ粒子が、珪素、チタン及びジルコニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属原子の酸化物からなる、請求項1から3のいずれかに記載の液晶添加剤。
- 液晶層に請求項1から4のいずれかに記載の液晶添加剤が分散された液晶表示素子。
- 液晶分子に対する包接能を有するホスト化合物と、金属酸化物ナノ粒子に結合した複合体を液晶表示素子の液晶層に添加することで、液晶表示素子の駆動電圧を低減させる方法。
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JP2009059891A JP2010211151A (ja) | 2009-03-12 | 2009-03-12 | 液晶添加剤及びその使用方法ならびに液晶表示素子 |
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JP2009059891A Pending JP2010211151A (ja) | 2009-03-12 | 2009-03-12 | 液晶添加剤及びその使用方法ならびに液晶表示素子 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013536271A (ja) * | 2010-07-15 | 2013-09-19 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 液晶媒体およびポリマー安定化ホメオトロピック配向を有する液晶ディスプレイ |
JP2013541028A (ja) * | 2010-08-19 | 2013-11-07 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 液晶媒体および液晶ディスプレイ |
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2009
- 2009-03-12 JP JP2009059891A patent/JP2010211151A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
Title |
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JPN6013008005; 白石幸英、外5名: '「低電圧駆動を示すポリ(beta-シクロデキストリン)保護二酸化ケイ素ナノ粒子を添加した液晶表示素子」' 高分子討論会予稿集 第57巻第2号, 20080909, p.1Pe107 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013536271A (ja) * | 2010-07-15 | 2013-09-19 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 液晶媒体およびポリマー安定化ホメオトロピック配向を有する液晶ディスプレイ |
JP2013541028A (ja) * | 2010-08-19 | 2013-11-07 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 液晶媒体および液晶ディスプレイ |
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